模塊詳解

1.電源電路

電源電路如圖4-3所示。系統中使用兩種幅值的電源，分別為12V和5V。12V給整個電路供電，通過7805電壓轉換芯片，將12V的電壓轉換為5V，給主控電路、LED驅動電路、蜂鳴器驅動電路、按鍵電路供電。

7805是常用的三端穩壓集成芯片，用此芯片組成穩壓電源所需的外圍器件少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。

注意

作為穩壓芯片，在實際應用中要注意散熱，必要時需要安裝散熱器，否則穩壓管溫度過高時穩壓性能將變差，甚至損壞。

電源電路仿真如下。

在仿真時需要去掉接口J2、J3，在7805左側接入+12V電源，在右側開關后接入電壓探針觀察輸出結果，如圖4-4所示。

首先在開關SW3打開的情況下進行仿真，得到電壓探針輸出結果接近0V，如圖4-5所示。

接下來在開關SW3關閉的情況下進行仿真，得到電壓探針輸出結果接近5V，說明7805芯片穩壓成功，電源指示燈D1亮，如圖4-6所示。

2.主控電路

在本系統的設計中，從價格、簡易程度及滿足系統的需求等方面考慮，主控芯片采用了STC89C52單片機。STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K系統可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和系統可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。STC89C52單片機芯片的引腳（見圖4-7）介紹如下。

引腳1～8：P1口，8位準雙向I/O口，可驅動4個LS型TTL負載。

引腳9：RESET復位鍵，單片機的復位信號輸入端，對高電平有效。當進行復位時，在RST引腳要保持大于兩個機器周期的高電平時間。

引腳10～17：P3.0為RXD串口輸入，P3.1為TXD串口輸出，P3.2為中斷0，P3.3為中斷1，P3.4為計數脈沖T0，P3.5為計數脈沖T1，P3.6為寫控制，P3.7為讀控制輸出端。

引腳18、19：晶體振蕩器的接入引腳，接外部晶振源，為單片機正常工作提供時鐘信號。

引腳21～28：P2口，8位準雙向I/O口，與地址總線（高8位）復用，可驅動4個LS型TTL負載。

引腳29：片外ROM選通端，單片機對片外ROM操作時29腳輸出低電平。

引腳30：ALE/PROG地址鎖存器。

引腳31：ROM取指令控制器，高電平片內取，低電平片外取。

引腳32～39：P0口，雙向8位三態I/O口，此口為地址總線（低8位）及數據總線分時復用口，可驅動8個LS型TTL負載。

引腳20、40（圖中未給出）：芯片的電源引腳，引腳20接GND，引腳40接VCC，其電壓范圍為5.5～3.3V（5V單片機）或3.8～2.0V（3V單片機）。

單片機為整個系統的核心，控制整個系統的運行，其主控電路如圖4-7所示。在Proteus 軟件中，一般省略芯片的電源引腳20和40，默認其連接到VCC和GND。

3.按鍵電路

按鍵電路如圖4-8所示。該電路的功能主要是停止整個電療過程，當按鍵按下時，電路停止工作。

按鍵電路仿真如下。

按鍵電路原理很簡單，當按鍵SW1未按下時，電路輸出端KEY輸出高電平；當按鍵SW1按下時，電路輸出端KEY接地，輸出低電平。所以直接在輸出端KEY放置電壓探針，查看輸出結果，如圖4-9所示。

4.LED驅動電路

該電路的功能主要是采取一定的策略點亮不同的LED，并配合蜂鳴器的響聲實現催眠功能。

當按下電源按鍵后，電路開始工作，LED以800ms的周期開始循環亮滅，亮滅時間比為1∶1；同時，蜂鳴器發出持續200ms的響聲。接著，LED以1200ms的周期開始循環亮滅，亮滅時間比為1∶1；同時，蜂鳴器發出持續400ms的響聲。最后，LED以2600ms的周期開始循環亮滅，亮滅時間比為1∶1；同時，蜂鳴器發出持續600ms的響聲。通過控制LED亮和蜂鳴器響的頻率，使其越來越慢，以此來達到聲光電子催眠作用。

為避免無謂的電流消耗，設計單片機的負載電路時，采用了“灌電流負載”的電路形式。當負載主要是灌電流負載時，若單片機輸出低電平則LED亮；若單片機輸出高電平則沒有任何電流，此時不產生額外的耗電，如圖4-10所示。

5.蜂鳴器驅動電路

系統中設計了蜂鳴器驅動電路，主要用于配合LED的閃爍實現催眠功能。本系統采用的是無源蜂鳴器，當單片機輸出低電平時，三極管導通，蜂鳴器發出聲音；當單片機輸出高電平時，三極管不導通，蜂鳴器不發出聲音。蜂鳴器驅動電路如圖4-11所示。

電路功能仿真如下。

為了使LED閃爍明顯，本仿真LED燈采用了Proteus元件庫中的黃色LED。在實際設計中，可以更換顏色，采用對人類視覺刺激更加溫和的顏色。蜂鳴器響聲采用音頻圖表來顯示，由電路原理圖可知，蜂鳴器只有一端接高電壓，另一端為低電壓時才能正常響起，所以圖表中低電壓段顯示的是蜂鳴器響聲持續的時間。在蜂鳴器除接電源外的另一端放置電壓探針Q1，電壓輸出結果采用AUDIO ANALOGUE音頻圖表顯示。將Q1拖入音頻圖表中，設置音頻圖表“Start time”為0，“Stop time”為1，如圖4-12所示。

圖4-13、圖4-14顯示當按下電源按鍵后，電路開始工作，第一次LED以800ms的周期開始循環閃亮，占空比為50%；同時，蜂鳴器發出持續200ms的響聲。此結果可由音頻圖表讀取，音頻圖表顯示低電壓持續時間約為200ms，即蜂鳴器響聲持續200ms。

圖4-15、圖4-16顯示第二次LED以1200ms的周期開始循環閃亮，占空比為50%；同時，蜂鳴器發出持續400ms的響聲。由于蜂鳴器發聲頻率變慢，聲音持續時間增加，所以將音頻圖表“Stop time”設為2。

圖4-17、圖4-18顯示第三次LED以2600ms的周期開始循環閃亮，占空比為50%；同時，蜂鳴器發出持續600ms的響聲。由于蜂鳴器發聲頻率繼續變慢，聲音持續時間繼續增加，所以將音頻圖表“Stop time”設為5，以便觀察。